Билет №1

1. Основные физико-химические процессы получения чугуна в современных доменных печах. Продукция доменного производства.

Чугун выплавляется из железной руды в доменных печах. Доменная печь имеет стальной кожух толщиной до 40 мм., выложенный изнутри огнеупорным шамотным кирпичом. Рабочее пространство печи включает колошник, шахту, распар, заплечики и горн.

Стенки колошника выложены литыми стальными сегментами, защищающими огнеупорную футеровку от разрушения при ударах загружаемой в печь шихты.

В верхней части печи имеется засыпной аппарат, состоящий из приемной воронки , малого конуса, распределительного устройства и большого конуса с воронкой.

При опускании малого конуса шихта попадает на большой конус. После этого малый конус подымается вверх, а большой опускается и шихта попадает в доменную печь. Такая последовательность работы механизмов засыпного аппарата необходима для предотвращения выхода колошниковых газов из доменной печи в атмосферу.

Чугун и шлак непрерывно стекают вниз, в горн и периодически выпускаются через чугунную летку и шлаковую летку. Чугунную летку открывают бурильной машиной, а после выпуска чугуна закрывают огнеупорной массой. Чугун выпускают через 3-4 часа, А шлак через 1-1.5 часа. Чугун и шлак сливают по желобам, проложенным по литейному двору, в чугуновозные ковши и шлаковозные чаши.

В нижней части печи находятся фурмы, через которые вдувают в печь нагретый воздух, иногда обогащенный кислородом, а также газообразное, жидкое или пылевидное топливо. Для выплавки одной тонны чугуна вдувается около 3 тысяч метров кубических нагретого воздуха. Воздух нагревается в воздухонагревателях при сгорании колошникового газа.

Колошниковый газ (доменный газ )из доменной печи поступает в газоочиститель, после чего сгорает в камере сгорания воздухонагревателя. Обычно воздухонагреватель работает на нагрев дутья около 1часа и на разогрев огнеупорной кладки 2 часа. Поэтому для бесперебойного обслуживания доменной печи необходимо иметь три воздухонагревателя.

Физико – химические процессы, происходящие в доменной печи.

Доменная печь работает по принципу противотока. Шихтовые материалы – руд, агломерат, кокс и др. – загружаются сверху при помощи засыпного аппарата. Навстречу опускающимся материалам снизу вверх движется поток горячих газов, образующихся при сгорании топлива (кокса).

В доменной печи протекают следующие основные процессы.

1. Горение топлива. В районе фурм под воздействием горячего воздушного дутья (1000°С) кокс воспламеняется и сгорает, воздействуя с кислородом воздуха по реакции

C+O₂→CO₂+Q_кал.

В результате этой реакции выделяется большое количество пепла и развивается температура до 1900°С.

2. При контакте с раскаленным коксом образовавшаяся двуокись углерода почти полностью разлагается по реакции

CO₂+C→2CO

Поэтому газовая фаза приобретает резко восстановительные свойства.

3. Восстановление железа из руды окисью углерода (косвенное восстановление). Этот процесс протекает последовательно от высших окислов к низшим и далее к чистому металлу:

Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO→Fe

Эти реакции протекают при сравнительно низких температурах (600-900°С) в верхней части печи без расплавления железа. В результате образуется пористое железо (губчатое) с включениями жидкого шлака.

4. Восстановление железа из руды твердым углеродом (прямое восстановление). Происходит при температурах выше 950-1000°С (зона распара печи) по реакции

FeO+C→Fe+CO-Q.

получается твердое губчатое железо.